Понятие релейной защиты
Релейная защита электроэнергетических систем представляет собой совокупность электромеханических устройств, обеспечивающих электроэнергетические системы защитными функциями при повреждении входящих в них линий и электротехнических компонентов.
Действия релейной защиты заключается в быстром автоматическом выявлении неисправностей электроэнергетических систем и своевременном отключении неисправных участков цепи от основной системы. При этом должна сохраняться работоспособность остальных частей электроэнергетической системы.
Защитные функции достигаются путем непрерывного контроля состояния элементов системы на предмет возникновения отклонений от нормального режима работы. В случае фиксации отклонений в работе отдельных компонентов, релейная защита оценивает степень неисправности и, при регистрации заданных параметров отключения, подает сигналы на пусковую группу силовых выключателей для размыкания цепи, в которой выявлены превышающие параметры токов или напряжений.
Все энергосистемы снабжаются системой релейной защиты, обеспечивающей автоматизацию защитных функций, обеспечивающих безопасную эксплуатацию систем.
Параметры релейной защиты
Автоматизация с помощью релейной защиты электроэнергетических систем должна обладать набором необходимых свойств:
- быстродействие – время от появления неисправности до срабатывания защиты и отключения поврежденного участка от системы;
- селективность – способность релейной защиты отключать только поврежденный участок цепи, наиболее близкий к месту неисправности, и позволяющая исправным частям системы продолжать нормальную работу;
- чувствительность - способность срабатывания защиты на определенные (минимальные) значения контролируемого параметра при работе системы в любом режиме;
- надежность – способность релейной защиты выполнять свои защитные функции в любых условиях работы системы с обеспечением исключения ложных срабатываний. Этот параметр характеризуется временем безотказной работы или количеством возникающих отказов за определенное время.
Принцип работы релейной защиты
Релейная защита в общем случае состоит из силовой части, которая обеспечивает включение и отключение элементов системы с помощью пусковых устройств, измерительной части, которая контролирует заданные параметры электротехнических устройств и цепей, и логической. Логическая часть релейной защиты предназначена для сравнения регистрируемых характеристик системы с заданными.
Силовая или пусковая часть защиты работает с токами и напряжениями, действующими в электроэнергетической системе. Измерительная часть может быть совмещена с силовой, а может быть реализована отдельно, что позволяет использовать низковольтную аппаратуру после соответствующих преобразователей, таких как трансформаторы, делители. Логическая часть в современных устройствах, как правило, выполняется на базе полупроводниковых приборов или микропроцессорных устройств. Использование микропроцессоров и микроконтроллеров в логических схемах релейной защиты значительно расширяет возможности контроля состояния систем и позволяет выполнять сложные многоступенчатые алгоритмы защитных функций.
Релейная защита использует в основном токовую защиту. Такая защита срабатывает при превышении тока в цепи системы заданных значений. Значения ограничений тока могут быть жестко заданными в устройстве или иметь несколько задаваемых значений – установок. Токовая защита часто реализуется в сетях в виде двухступенчатой защиты – в виде максимальной токовой защиты и токовой отсечки.
Максимальная токовая защита применяется с изменяемой по времени защитой. Для обеспечения селективности в ближайших к защищаемому участку цепи защитных устройствах задержку на срабатывание делают меньше, чем на следующих ступенях защиты. Это позволяет сработать защите первой ступени при повреждении с отключением контролируемого участка без отключения остальной цепи, питающей другие участки, которые имеют свою защиту. Недостатком этого принципа является наличие временной задержки на короткое замыкание, что в некоторых случаях может привести к нежелательному перегреву устройств.
Для компенсации недостатков максимальной токовой защиты в качестве первой ступени защиты используют токовую отсечку. Этот принцип позволяет срабатывать релейной защите мгновенно при достижении тока заданных значений. Селективность этого типа защиты достигается настройкой второй ступени защиты на большие значения тока короткого замыкания, что позволит сработать защите первой ступени с отключением локального неисправного участка системы без выключения всей цепи.